SPECIALARTIKLER
|
|
Georadars indtrængningsdybde |
Fra GeologiskNyt nr. 3, 2005 Af geofysikerne Ingelise Møller, Danmarks og Grønlands Geologiske Undersøgelse og Lars Nielsen, Geologisk Institut, Københavns Universitet
Hjemtag (download) pdf-fil geologisk_nyt_3_2005_p10-14.pdf (~1 Mb)
Hvis du vil udskrive, så brug venligst pdf-filen
Kræver en pdf-læser, Acrobat GSview eller lignende
10
GeologiskNyt 3/05
Af geofysikerne Ingelise Møller, Dan-
marks og Grønlands Geologiske Under-
søgelse og Lars Nielsen, Geologisk Insti-
tut, Københavns Universitet
marks og Grønlands Geologiske Under-
søgelse og Lars Nielsen, Geologisk Insti-
tut, Københavns Universitet
Georadarmetoden er et stærkt geo-
fysisk værktøj til kortlægning af de-
taljerede geologiske strukturer. Me-
toden har med god grund vundet
indpas og bruges nu i større og stør-
re grad i geologisk kortlægning af
sand- og grusaflejringer samt kalkaf-
lejringer i det danske område. Men
georadarens indtrængningsdybde er
ikke væsentligt forbedret gennem de
nyeste instrumentudviklinger. Det er
stadig ikke muligt at kortlægge jord-
strukturer gennem adskillige meter
moræneler. Moræneler svækker
georadarsignalet så kraftigt, at der
ikke kan komme et målbart signal
retur til overfladen fra fem meters
dybde.
fysisk værktøj til kortlægning af de-
taljerede geologiske strukturer. Me-
toden har med god grund vundet
indpas og bruges nu i større og stør-
re grad i geologisk kortlægning af
sand- og grusaflejringer samt kalkaf-
lejringer i det danske område. Men
georadarens indtrængningsdybde er
ikke væsentligt forbedret gennem de
nyeste instrumentudviklinger. Det er
stadig ikke muligt at kortlægge jord-
strukturer gennem adskillige meter
moræneler. Moræneler svækker
georadarsignalet så kraftigt, at der
ikke kan komme et målbart signal
retur til overfladen fra fem meters
dybde.
En georadars indtrængningsdybde er mindre
end to til tre meter i smeltevandsler, mindre
end tre til fem meter i moræneler og mindre
end fem til ti meter i mættet sand. I tørt
sand og grus kan indtrængningsdybden være
noget større end 15 m og i bedste fald op til
30 m, hvor der er langt ned til grundvands-
end to til tre meter i smeltevandsler, mindre
end tre til fem meter i moræneler og mindre
end fem til ti meter i mættet sand. I tørt
sand og grus kan indtrængningsdybden være
noget større end 15 m og i bedste fald op til
30 m, hvor der er langt ned til grundvands-
spejlet. Disse estimater for indtrængnings-
dybder fremkommer ved en beregning af
dæmpning og geometrisk spredning af geo-
radarsignalet. Indflydelsen af disse to fæno-
mener, som er en del af signalsvækkelsen,
kan vurderes ved brug af simple relationer.
dybder fremkommer ved en beregning af
dæmpning og geometrisk spredning af geo-
radarsignalet. Indflydelsen af disse to fæno-
mener, som er en del af signalsvækkelsen,
kan vurderes ved brug af simple relationer.
Hvorledes disse beregninger er lavet er
beskrevet i artiklen. Inden vi når dertil, skal
vi rundt om de fysiske rammer for en geo-
radar.
vi rundt om de fysiske rammer for en geo-
radar.
Georadar og radiobølger
Georadar er et elektromagnetisk instrument,
der opererer i frekvensområdet 10-2.000
MHz. Det er et frekvensområde, der er så
højt, at det elektromagnetiske signal også i
jord udbredes som bølger. Frekvensområ-
det ligger i radiobølgeområdet.
Georadar er et elektromagnetisk instrument,
der opererer i frekvensområdet 10-2.000
MHz. Det er et frekvensområde, der er så
højt, at det elektromagnetiske signal også i
jord udbredes som bølger. Frekvensområ-
det ligger i radiobølgeområdet.
De mest benyttede frekvenser i geologisk
kortlægning på 50-200 MHz ligger i VHF-
området (30-300 MHz), som bruges til FM-
radiofoni og tv. Radiobølger kan transmitte-
res gennem luften over store afstande, som
det sker med radio- og tv-signalerne.
området (30-300 MHz), som bruges til FM-
radiofoni og tv. Radiobølger kan transmitte-
res gennem luften over store afstande, som
det sker med radio- og tv-signalerne.
Radiobølger, elektrisk modstand
I luft, hvor den elektriske modstand er eks-
tremt stor, dæmpes radiobølger i praksis ikke
de spredes kun geometrisk. Radiobølger,
I luft, hvor den elektriske modstand er eks-
tremt stor, dæmpes radiobølger i praksis ikke
de spredes kun geometrisk. Radiobølger,
der sendes gennem elektrisk ledende mate-
rialer såsom geologiske aflejringer, vil dæm-
pes. Hvor hurtigt denne dæmpning sker, sty-
res primært af materialets resistivitet (speci-
fik elektrisk modstand). Jo lavere resistivitet,
jo kraftigere dæmpning.
rialer såsom geologiske aflejringer, vil dæm-
pes. Hvor hurtigt denne dæmpning sker, sty-
res primært af materialets resistivitet (speci-
fik elektrisk modstand). Jo lavere resistivitet,
jo kraftigere dæmpning.
...og dielektricitetskonstanten
Radiobølger, der sendes gennem elektrisk
ledende materialer, har en hastighed, der er
reduceret i forhold til hastigheden i luft (=
lysets hastighed på 3 · 10
Radiobølger, der sendes gennem elektrisk
ledende materialer, har en hastighed, der er
reduceret i forhold til hastigheden i luft (=
lysets hastighed på 3 · 10
8
m/s = 0,3 m/ns).
Hvor meget hastigheden reduceres, styres
primært af dielektricitetskonstanten. I sedi-
menter har vandindholdet en afgørende be-
tydning for dielektricitetskonstanten. Det skyl-
des, at dielektricitetskonstanten for vand er
80 gange større end for luft, mens den for
tørt sediment er fire gange større end for luft.
primært af dielektricitetskonstanten. I sedi-
menter har vandindholdet en afgørende be-
tydning for dielektricitetskonstanten. Det skyl-
des, at dielektricitetskonstanten for vand er
80 gange større end for luft, mens den for
tørt sediment er fire gange større end for luft.
Radiobølgerne vil reflekteres ved lag-
grænser, hvor der sker en ændring i materia-
lernes dielektricitetskonstant.
lernes dielektricitetskonstant.
Tab af energi
Georadarsignalet taber energi under sin ud-
bredelse gennem jordlagene. Figuren til ven-
stre viser en principskitse over de væsentlig-
ste fænomener, der reducerer georadar-
signalet. De væsentligste fænomener er
Georadarsignalet taber energi under sin ud-
bredelse gennem jordlagene. Figuren til ven-
stre viser en principskitse over de væsentlig-
ste fænomener, der reducerer georadar-
signalet. De væsentligste fænomener er
Georadars indtrængningsdybde
- stor i tørt sand/grus og lille i moræneler
Georadar på en stubmark ved Nr. Felding. (Foto: Søren Nielsen, GEUS)
Spredning som følge
af fin-skala heterogeniteter
af fin-skala heterogeniteter
Dæmpning
Geometrisk
spredning
1/r
spredning
1/r
2
Jordoverfladen
Senderantenne
Georadar
system
elektronik
system
elektronik
System
performance
performance
Refleksion
Transmission
Dielektrisk grænse
Skitse over fænomener, der reducerer geo-
radarsignalets energi på vej ned gennem jor-
den. (Efter Reynolds (1997))
radarsignalets energi på vej ned gennem jor-
den. (Efter Reynolds (1997))
11
GeologiskNyt 3/05
dæmpning som følge af jordens elektriske
ledningsevne, geometrisk spredning, spred-
ning af signalet som følge af finskala hetero-
genitet (fx diffraktion af signalet omkring
store sten eller rør) samt refleksion og
transmission ved laggrænser.
ledningsevne, geometrisk spredning, spred-
ning af signalet som følge af finskala hetero-
genitet (fx diffraktion af signalet omkring
store sten eller rør) samt refleksion og
transmission ved laggrænser.
Dæmpningens størrelse (= attenuation på
engelsk) kommer fra løsningen af de elektro-
magnetiske bølgeligninger (boksen til højre).
Figuren ovenfor til venstre viser, at resistivi-
teten er den primære faktor, som styrer, hvor
kraftigt dæmpningen er. Dielektricitetskon-
stanten har også en betydning for størrelsen
af dæmpningen. Senderfrekvensen influerer
på dæmpningen, når resistiviteten er lav. Når
resistiviteten bliver så høj, at kurverne for de
tre viste frekvenser sammen ligger oven i
den tynde kurve, befinder georadarsignalet
sig i den såkaldte low-loss-tilstand. Den
tynde kurve repræsenterer dæmpningen ud-
trykt i low-loss-approksimationen, hvor
dæmpningen er uafhængig af frekvensen.
magnetiske bølgeligninger (boksen til højre).
Figuren ovenfor til venstre viser, at resistivi-
teten er den primære faktor, som styrer, hvor
kraftigt dæmpningen er. Dielektricitetskon-
stanten har også en betydning for størrelsen
af dæmpningen. Senderfrekvensen influerer
på dæmpningen, når resistiviteten er lav. Når
resistiviteten bliver så høj, at kurverne for de
tre viste frekvenser sammen ligger oven i
den tynde kurve, befinder georadarsignalet
sig i den såkaldte low-loss-tilstand. Den
tynde kurve repræsenterer dæmpningen ud-
trykt i low-loss-approksimationen, hvor
dæmpningen er uafhængig af frekvensen.
Den geometriske spredning er også en
størrelse, der kan beregnes. Her er det gjort
under antagelsen af, at signalet udbredes ens
ud i alle retninger fra et punkt (sfærisk ud-
bredelse).
under antagelsen af, at signalet udbredes ens
ud i alle retninger fra et punkt (sfærisk ud-
bredelse).
Der tabes også signalenergi ved spred-
ning på grund af finskala heterogenitet (=
scattering på engelsk). Det betyder, at geo-
radarsignalet spredes i forskellige retninger,
når det rammer små anomalier, der har en
størrelse, som er af samme størrelsesorden
som signalets bølgelængde. Denne form for
signaltab kan bedst kvantificeres ved simule-
ring af bølgefeltet gennem heterogene medi-
er. I geologiske aflejringer vil betydningen af
denne form for spredning være relativt kraf-
tigere for høje frekvenser end for lave fre-
kvenser, da de kortbølgede signaler er mere
følsomme over for strukturer i lille skala.
scattering på engelsk). Det betyder, at geo-
radarsignalet spredes i forskellige retninger,
når det rammer små anomalier, der har en
størrelse, som er af samme størrelsesorden
som signalets bølgelængde. Denne form for
signaltab kan bedst kvantificeres ved simule-
ring af bølgefeltet gennem heterogene medi-
er. I geologiske aflejringer vil betydningen af
denne form for spredning være relativt kraf-
tigere for høje frekvenser end for lave fre-
kvenser, da de kortbølgede signaler er mere
følsomme over for strukturer i lille skala.
Hvor meget energi, der sendes tilbage
mod jordoverfladen og modtagerantennen,
når georadarsignalet reflekteres ved en lag-
grænse, er bestemt af laggrænsens reflek-
sionskoefficient. Størrelsen af refleksions-
koefficienten, det vil sige, hvor kraftig re-
fleksionen bliver, styres af, hvor stor kontra-
sten mellem de to mediers dielektrisitetskon-
stanter er. Et grundvandsspejl i en grovkor-
net aflejring vil føre til en kraftig refleksion
med en refleksionskoefficient på ca. 0,4, da
der er stor kontrast mellem dielektricitets-
konstanten for tørt grus (K ~ 4) og mættet
grus (K ~ 25). En lille ændring i porøsitet
kan også føre til en svag, men målbar re-
når georadarsignalet reflekteres ved en lag-
grænse, er bestemt af laggrænsens reflek-
sionskoefficient. Størrelsen af refleksions-
koefficienten, det vil sige, hvor kraftig re-
fleksionen bliver, styres af, hvor stor kontra-
sten mellem de to mediers dielektrisitetskon-
stanter er. Et grundvandsspejl i en grovkor-
net aflejring vil føre til en kraftig refleksion
med en refleksionskoefficient på ca. 0,4, da
der er stor kontrast mellem dielektricitets-
konstanten for tørt grus (K ~ 4) og mættet
grus (K ~ 25). En lille ændring i porøsitet
kan også føre til en svag, men målbar re-
fleksion, hvor refleksionskoefficienten kun er
ca. 0,04.
ca. 0,04.
Georadarsystemets formåen
System performance er et engelsk udtryk
for systemets interne signal/støj-forhold. Det
angives typisk i deciBel (dB), en enhed som
ofte bruges ved angivelse af lydstyrke. Sy-
stem performance er et mål for forholdet
mellem, hvor kraftigt et signal der kan ud-
sendes, og hvor svagt et signal, der kan
modtages og skelnes fra intern instrument-
støj. Den nyeste generation af pulseEKKO
georadarsystemer fra Sensors & Software
har en maksimal system performance på
186 dB.
System performance er et engelsk udtryk
for systemets interne signal/støj-forhold. Det
angives typisk i deciBel (dB), en enhed som
ofte bruges ved angivelse af lydstyrke. Sy-
stem performance er et mål for forholdet
mellem, hvor kraftigt et signal der kan ud-
sendes, og hvor svagt et signal, der kan
modtages og skelnes fra intern instrument-
støj. Den nyeste generation af pulseEKKO
georadarsystemer fra Sensors & Software
har en maksimal system performance på
186 dB.
1
10
100
1.000
0,1
1
10
100
1.000
Resistivitet [Ohmm]
Dæmpning
[dB/m]
K="4"
K="40"
Dæmpning per meter som
funktion af resistivitet. Dæmp-
ningen er beregnet for tre fre-
kvenser og to værdier af
dielektricitetskonstanten, K.
De blå, grønne og røde kurver
repræsenterer henholdsvis fre-
kvenser på 50, 100 og 200
MHz. For høje resistiviteter
bliver dæmpningen uafhængig
af frekvensen. Hvor det gæl-
der, ligger georadarsignalet i
"low-loss"-området. De tynde
sorte kurver angiver dæmp-
ningen udtrykt i "low-loss"-
approksimationen. (Grafik:
Forfatterne)
funktion af resistivitet. Dæmp-
ningen er beregnet for tre fre-
kvenser og to værdier af
dielektricitetskonstanten, K.
De blå, grønne og røde kurver
repræsenterer henholdsvis fre-
kvenser på 50, 100 og 200
MHz. For høje resistiviteter
bliver dæmpningen uafhængig
af frekvensen. Hvor det gæl-
der, ligger georadarsignalet i
"low-loss"-området. De tynde
sorte kurver angiver dæmp-
ningen udtrykt i "low-loss"-
approksimationen. (Grafik:
Forfatterne)
Se de korrekte formler i pdf-filen
Dæmpning
= 1 + -1
2
2
1/2
LL
= 1
2
0
hvor
µ er (magnetisk) permeabilitet,
(dielektrisk) permittivitet, elektrisk
ledningsevne og
ledningsevne og
vinkelfrekvens,
= 2f, hvor f er frekvens.
Low-loss-tilstand
Hvor forholdet
/() << 1, er der
low-loss-tilstand. Udtrykket for dæmp-
ning reduceres til
ning reduceres til
hvor
0
er (dielektrisk) permittivitet i
vakuum, og K er dielektricitetskonstan-
ten, K =
ten, K =
0
, også kaldet relativ per-
mittivitet. I low-loss-tilstanden er dæmp-
ningen uafhængig af frekvensen.
ningen uafhængig af frekvensen.
Se fx Reynolds (1997) for mere information
om georadarteori.
om georadarteori.
VI HAR JORD I
HOVEDET ..!
- og plads til mere
Bioteknisk Jordrens SOILREM er
Danmarks landsdækkende jord-
renser , når det gælder olie- og
kemikalieforurening med anlæg
i Kalundborg, Esbjerg, Aalborg og
på Ærø, Samsø og Bornholm.
Danmarks landsdækkende jord-
renser , når det gælder olie- og
kemikalieforurening med anlæg
i Kalundborg, Esbjerg, Aalborg og
på Ærø, Samsø og Bornholm.
Kontakt os på tlf. 59 50 46 68.
GeoNyt,
12
GeologiskNyt 3/05
Instrumentstøj og støj fra omgivelserne
Det niveau, hvor modtagersignalet drukner i
intern instrumentstøj, vil i Danmark ligge
væsentlig under det niveau, hvor signalet er
druknet i elektromagnetisk støj fra omgivel-
serne. Man kan reducere det niveau, hvor
signalet drukner i tilfældig støj fra omgivel-
serne, ved at stakke hvert enkelt "skud" man-
ge gange. En stakning af skuddene har ikke
indflydelse på den interne instrumentstøj.
Det niveau, hvor modtagersignalet drukner i
intern instrumentstøj, vil i Danmark ligge
væsentlig under det niveau, hvor signalet er
druknet i elektromagnetisk støj fra omgivel-
serne. Man kan reducere det niveau, hvor
signalet drukner i tilfældig støj fra omgivel-
serne, ved at stakke hvert enkelt "skud" man-
ge gange. En stakning af skuddene har ikke
indflydelse på den interne instrumentstøj.
Beregnet indtrængningsdybde
Den geometriske spredning og dæmpningen
kan konkretiseres gennem nogle beregnings-
eksempler. Eksemplerne er beregnet ved
brug af karakteristiske værdier for dielektri-
sitetskonstanten og resistivitet. Vi opstiller
fire "jordtype-scenarier": Tørt sand og grus,
mættet sand og grus, moræneler og smelte-
vandsler (tabellen nedenfor).
Den geometriske spredning og dæmpningen
kan konkretiseres gennem nogle beregnings-
eksempler. Eksemplerne er beregnet ved
brug af karakteristiske værdier for dielektri-
sitetskonstanten og resistivitet. Vi opstiller
fire "jordtype-scenarier": Tørt sand og grus,
mættet sand og grus, moræneler og smelte-
vandsler (tabellen nedenfor).
De anvendte resistiviteter er valgt ud fra
resistivitetsniveauer, man erfaringsmæssigt
møder i danske aflejringer. Der er ikke
samme gode kendskab til de karakteristiske
værdier for dielektricitetskonstanten i dan-
ske aflejringer. Her er derfor brugt værdier
fra international litteratur.
møder i danske aflejringer. Der er ikke
samme gode kendskab til de karakteristiske
værdier for dielektricitetskonstanten i dan-
ske aflejringer. Her er derfor brugt værdier
fra international litteratur.
Figuren øverst til venstre viser, hvorledes
den geometriske spredning øges med dyb-
den. Figuren i midten ovenfor viser, hvor
meget signalet dæmpes med dybden for de
den. Figuren i midten ovenfor viser, hvor
meget signalet dæmpes med dybden for de
fire jordtype-scenarier. Kombinationen af
kurven i figuren til venstre og kurverne i fi-
guren midtfor, som til sammen giver et mål
for den beregnelige del af signalreduktionen,
er vist i figuren øverst til højre.
kurven i figuren til venstre og kurverne i fi-
guren midtfor, som til sammen giver et mål
for den beregnelige del af signalreduktionen,
er vist i figuren øverst til højre.
I denne figur, som viser summen af geo-
metrisk spredning og dæmpning, er indtegnet
en sort streg, der markerer 100 dB niveauet.
Et signal, der er reduceret til 100 dB i en
given dybde, kan ikke reflekteres og derefter
nå op til modtageren med en målbar signal-
styrke. Signalet vil efter refleksionen svæk-
kes i samme grad af geometrisk spredning
og dæmpning på vejen op til jordoverfladen
og modtagerantennen.
en sort streg, der markerer 100 dB niveauet.
Et signal, der er reduceret til 100 dB i en
given dybde, kan ikke reflekteres og derefter
nå op til modtageren med en målbar signal-
styrke. Signalet vil efter refleksionen svæk-
kes i samme grad af geometrisk spredning
og dæmpning på vejen op til jordoverfladen
og modtagerantennen.
100 dB er et meget optimistisk mål i vur-
deringen af indtrængningsdybden. 80-100
dB, markeret som en grå skyggezone i figu-
ren øverst til højre, vil give et mere realistisk
skøn over indtrængningsdybden, da 80 dB er
et realistisk mål for det halve af en geo-
radars system performance.
dB, markeret som en grå skyggezone i figu-
ren øverst til højre, vil give et mere realistisk
skøn over indtrængningsdybden, da 80 dB er
et realistisk mål for det halve af en geo-
radars system performance.
Af figuren øverst til højre fremgår, at en
georadars maksimale indtrængningsdybde i
en smeltevandsler er to til tre meter, i moræ-
neler tre til fem meter og i mættet sand og
en smeltevandsler er to til tre meter, i moræ-
neler tre til fem meter og i mættet sand og
grus fem til ti meter. I tørt sand og grus kan
indtrængningsdybden være noget større end
15 m under ideelle forhold op til ca. 30 m.
indtrængningsdybden være noget større end
15 m under ideelle forhold op til ca. 30 m.
Disse beregninger er udført med en fre-
kvens på 50 MHz. For højere frekvenser vil
indtrængningsdybderne være mindre.
indtrængningsdybderne være mindre.
Feltdata støtter teorien
I et par enkelte undersøgelser har vi målt
georadar langs linier, hvor der også er ind-
samlet slæbegeoelektriske data. Det giver os
mulighed for at illustrere, at de teoretiske
beregninger af indtrængningsdybde stemmer
overens med feltdata. Ved Brædstrup i Øst-
jylland er der på smeltevandsaflejringer målt
høje resistiviteter med slæbegeoelektrik og
stor indtrængningsdybde med georadar,
mens der på morænelersaflejringer ved Rød-
vig på Stevns er målt lave resistiviteter med
slæbegeoelektrik og meget ringe indtræng-
ningsdybde med georadar. Kortene (figuren
I et par enkelte undersøgelser har vi målt
georadar langs linier, hvor der også er ind-
samlet slæbegeoelektriske data. Det giver os
mulighed for at illustrere, at de teoretiske
beregninger af indtrængningsdybde stemmer
overens med feltdata. Ved Brædstrup i Øst-
jylland er der på smeltevandsaflejringer målt
høje resistiviteter med slæbegeoelektrik og
stor indtrængningsdybde med georadar,
mens der på morænelersaflejringer ved Rød-
vig på Stevns er målt lave resistiviteter med
slæbegeoelektrik og meget ringe indtræng-
ningsdybde med georadar. Kortene (figuren
0
10
20
30
1
10
100
1.000
Dybde [m]
Geometrisk spredning [dB]
Geometrisk spredning som funktion af dybden.
Den geometriske spredning er beregnet under
antagelsen af, at signalet udbreder sig ens ud i
alle retninger fra senderen. (Grafik: Forfatterne)
Den geometriske spredning er beregnet under
antagelsen af, at signalet udbreder sig ens ud i
alle retninger fra senderen. (Grafik: Forfatterne)
Resistivitet (
) og dielektricitetskon-
stant (K) for fire jordtype-scenarier
samt luft og ferskvand.
samt luft og ferskvand.
Tørt sand og grus
M
Mættet sand og grus
ttet sand og grus
Moræneler
Smeltevandsler
Luft
Ferskvand
K
[ohmm]
4
25
25
25
25-40
1
80
200-1.000
80-150
80-150
30-60
10
8
>
40
0
10
20
30
1
10
100
1.000
Dybde [m]
Dæmpning
[dB]
Tørt sand
Vådt sand
Moræneler
Smeltevandsler
Elektrisk dæmpning som funktion af dybden for
fire jordtype-scenarier. Jordtyperne tørt sand
og grus er betegnet "Tørt sand" og mættet sand
og grus er betegnet "Vådt sand". Beregningen
er udført for en frekvens på 50 MHz. For lave
resistiviteter, hvor frekvensen har betydning for
den elektriske dæmpning, fører den lave fre-
kvens til den mindste dæmpning. (Grafik: For-
fatterne)
fire jordtype-scenarier. Jordtyperne tørt sand
og grus er betegnet "Tørt sand" og mættet sand
og grus er betegnet "Vådt sand". Beregningen
er udført for en frekvens på 50 MHz. For lave
resistiviteter, hvor frekvensen har betydning for
den elektriske dæmpning, fører den lave fre-
kvens til den mindste dæmpning. (Grafik: For-
fatterne)
0
10
20
30
10
100
1.000
10.000
Dybde [m]
Dæmpning + geom. spredning [dB]
Vådt sand
Moræneler
Smelte
vandsler
Tø
Samlet elektrisk dæmpning og geometrisk
spredning for fire jordtype-scenarier (summen af
kurverne i de to figurer til venstre). Kurverne
viser, hvor meget signalet reduceres på vejen
ned mod en reflektor. Den fede sorte streg mar-
kerer en signalreduktion på 100 dB, og den grå
skyggezone angiver niveauet ned til 80 dB. 80
dB svarer til et realistisk mål for det halve af en
georadars "system performance". Figuren viser
kun de elementer af signalreduktionen, der kan
beregnes via simple relationer. Spredning som
følge af finskala heterogenitet er ikke medtaget
i beregningerne. Derfor er den dybde, hvor sig-
nalet ligger i skyggezonen, et optimistisk bud
på en indtrængningsdybde. (Grafik: Forfatterne)
spredning for fire jordtype-scenarier (summen af
kurverne i de to figurer til venstre). Kurverne
viser, hvor meget signalet reduceres på vejen
ned mod en reflektor. Den fede sorte streg mar-
kerer en signalreduktion på 100 dB, og den grå
skyggezone angiver niveauet ned til 80 dB. 80
dB svarer til et realistisk mål for det halve af en
georadars "system performance". Figuren viser
kun de elementer af signalreduktionen, der kan
beregnes via simple relationer. Spredning som
følge af finskala heterogenitet er ikke medtaget
i beregningerne. Derfor er den dybde, hvor sig-
nalet ligger i skyggezonen, et optimistisk bud
på en indtrængningsdybde. (Grafik: Forfatterne)
N
0
2 km
1
Bræd-
strup
N
Rødvig
0
2 km
1
Kortudsnit fra Brædstrup i Østjylland og Rødvig på Stevns. Placeringen af de 100 m lange profil-
udsnit af georadarprofilerne og de slæbegeoelektriske profiler er afsat på kortene og markeret med
en pil. (Grafik: Forfatterne)
udsnit af georadarprofilerne og de slæbegeoelektriske profiler er afsat på kortene og markeret med
en pil. (Grafik: Forfatterne)
13
GeologiskNyt 3/05
nederst til højre på foregående side) viser de
to udvalgte profilers placering.
to udvalgte profilers placering.
I et område vest for Brædstrup i Østjyl-
land mellem Hovedopholdslinien og den Øst-
jyske Israndslinie ligger tykke smeltevands-
aflejringer lige under terrænoverfladen. Figu-
ren ovenfor viser et 100 m udsnit af et geo-
radarprofil og et slæbegeoelektrisk profil,
som er indsamlet langs samme linie. De
slæbegeoelektriske data er tolket med den
såkaldte 1D-LCI-metode og resultatet, de
sammenbundne 1D-modeller, er vist som
brede stave. Langs profiludsnittet ligger lag-
resistiviteterne hovedsageligt over 1.000
Ohmm og er intet sted mindre end 300 Ohmm.
jyske Israndslinie ligger tykke smeltevands-
aflejringer lige under terrænoverfladen. Figu-
ren ovenfor viser et 100 m udsnit af et geo-
radarprofil og et slæbegeoelektrisk profil,
som er indsamlet langs samme linie. De
slæbegeoelektriske data er tolket med den
såkaldte 1D-LCI-metode og resultatet, de
sammenbundne 1D-modeller, er vist som
brede stave. Langs profiludsnittet ligger lag-
resistiviteterne hovedsageligt over 1.000
Ohmm og er intet sted mindre end 300 Ohmm.
Georadarprofilet, som er målt med et
georadarsystem med 100 MHz antenner, har
en indtrængningsdybde på ca. 10 m. Reflek-
sionerne viser et bølgende forløb, som
indikerer, at aflejringerne er foldede. Et par
af de markante, kraftige refleksioner i
georadarprofilet kan korreleres med top og
bund af det mellemste lag med meget høje
resistiviteter på over 3.000 Ohmm i det
geoelektriske profil.
sionerne viser et bølgende forløb, som
indikerer, at aflejringerne er foldede. Et par
af de markante, kraftige refleksioner i
georadarprofilet kan korreleres med top og
bund af det mellemste lag med meget høje
resistiviteter på over 3.000 Ohmm i det
geoelektriske profil.
Vest for Rødvig på Stevns udgør en otte
til ti meter tyk moræneler dæklaget over
Danienkalk. Et 100 m udsnit af et georadar-
profil og et slæbegeoelektrisk profil, der er
målt langs samme linie, er vist i figuren
øverst næste side. Georadarprofilet målt
med et 100 MHz georadarsystem har en
meget ringe indtrængningsdybde. Der ses
stort set kun en refleksion under den direkte
Danienkalk. Et 100 m udsnit af et georadar-
profil og et slæbegeoelektrisk profil, der er
målt langs samme linie, er vist i figuren
øverst næste side. Georadarprofilet målt
med et 100 MHz georadarsystem har en
meget ringe indtrængningsdybde. Der ses
stort set kun en refleksion under den direkte
Et 100 m udsnit af georadarprofil og slæbegeoelektrisk profil vest for Brædstrup i Østjylland. Profilerne er placeret i et område, hvor tykke smeltevands-
aflejringer ligger lige under terrænoverfladen. Der er målt høje resistiviteter med slæbegeoelektrik og stor indtrængningsdybde med georadar. Georadar-
dataene er indsamlet med et 100 MHz georadarsystem. De viste data er forstærket (gainet) ved brug af en rutine, der bevarer de relative amplitudestyrke-
forhold, og migreret med konstant hastighed på 0,09 m/ns. En hastighed på 0,09 m/ns er også anvendt til dybdekonverteringen. Det slæbegeoelektriske
profil består af sammenbundne 1D-modeller, som er resultatet af en såkaldt 1D-LCI-tolkning af de slæbegeoelektriske data. (Grafik: Forfatterne)
aflejringer ligger lige under terrænoverfladen. Der er målt høje resistiviteter med slæbegeoelektrik og stor indtrængningsdybde med georadar. Georadar-
dataene er indsamlet med et 100 MHz georadarsystem. De viste data er forstærket (gainet) ved brug af en rutine, der bevarer de relative amplitudestyrke-
forhold, og migreret med konstant hastighed på 0,09 m/ns. En hastighed på 0,09 m/ns er også anvendt til dybdekonverteringen. Det slæbegeoelektriske
profil består af sammenbundne 1D-modeller, som er resultatet af en såkaldt 1D-LCI-tolkning af de slæbegeoelektriske data. (Grafik: Forfatterne)
bølge øverst i signalet. En 2D tolknings-
model af de slæbegeoelektriske data viser, at
morænelerens resistivitet ligger mellem 30
og 40 Ohmm lige under terræn. Disse lave
resistiviteter virker i praksis som en skærm
for georadarsignalet. De lave resistiviteter
forårsager også en ringning af signalet.
Denne ringning kan observeres i georadar-
profilet i to til fire meter dybde som svage
planparallelle refleksioner. Det er vigtigt at
erkende, at disse refleksioner skyldes ring-
ning, så de ikke fejlagtigt tolkes som struktu-
rer i de geologiske aflejringer.
model af de slæbegeoelektriske data viser, at
morænelerens resistivitet ligger mellem 30
og 40 Ohmm lige under terræn. Disse lave
resistiviteter virker i praksis som en skærm
for georadarsignalet. De lave resistiviteter
forårsager også en ringning af signalet.
Denne ringning kan observeres i georadar-
profilet i to til fire meter dybde som svage
planparallelle refleksioner. Det er vigtigt at
erkende, at disse refleksioner skyldes ring-
ning, så de ikke fejlagtigt tolkes som struktu-
rer i de geologiske aflejringer.
Dataene fra Brædstrupområdet stammer
fra en omfattende grundvandskortlægning af
et begravet dalsystem. Vejle Amt står for
undersøgelserne, som udføres i regi af det
et begravet dalsystem. Vejle Amt står for
undersøgelserne, som udføres i regi af det
110
108
106
104
102
100
108
106
104
102
100
98
96
94
92
90
96
94
92
90
106
104
102
100
104
102
100
98
96
94
92
90
96
94
92
90
110
108
106
104
102
100
108
106
104
102
100
98
96
94
92
90
96
94
92
90
Tid [ns]
Kote [m]
Afstand [m]
Kote [m] ved 0.09 m/ns
Kote [m]
50
100
200
500
1000
2000
5000
Resistivitet [Ohmm]
100 MHz georadar
LCI-tolkning af slæbegeoelektriske data
180
190
200
210
220
230
240
250
260
270
280
180
190
200
210
220
230
240
250
260
270
280
0
50
100
150
200
250
300
150
200
250
300
14
GeologiskNyt 3/05
EU-finansierede BurVal-projekt. BurVal-
projektets deltagere er ud over Vejle Amt,
Ringkøbing Amt, Sønderjyllands Amt og
GEUS samt nogle nordtyske og hollandske
partnere. Aarhus Universitet har indsamlet
og tolket de slæbegeoelektriske data for
Vejle Amt. GEUS har indsamlet og tolket
georadardata langs nogle få udvalgte
slæbegeoelektriske linier. Georadarlinier blev
placeret, hvor de slæbegeoelektriske data
viste terrænnære jordlag med meget høj
resistivitet.
projektets deltagere er ud over Vejle Amt,
Ringkøbing Amt, Sønderjyllands Amt og
GEUS samt nogle nordtyske og hollandske
partnere. Aarhus Universitet har indsamlet
og tolket de slæbegeoelektriske data for
Vejle Amt. GEUS har indsamlet og tolket
georadardata langs nogle få udvalgte
slæbegeoelektriske linier. Georadarlinier blev
placeret, hvor de slæbegeoelektriske data
viste terrænnære jordlag med meget høj
resistivitet.
Dataene fra Stevns kommer fra GEUS'
og Danmarks JordbrugsForsknings afprøv-
ning af undersøgelsesmetoder til pesticid-
zonering for lerjorde i KUPA projektet. Et
mindre område vest for Rødvig er benyttet
til en lang række feltundersøgelser. Som led
i disse undersøgelser har Aarhus Universitet
indsamlet slæbegeoelektriske data for GEUS
og Geologisk Institut, Københavns Universi-
tet har indsamlet georadardata.
ning af undersøgelsesmetoder til pesticid-
zonering for lerjorde i KUPA projektet. Et
mindre område vest for Rødvig er benyttet
til en lang række feltundersøgelser. Som led
i disse undersøgelser har Aarhus Universitet
indsamlet slæbegeoelektriske data for GEUS
og Geologisk Institut, Københavns Universi-
tet har indsamlet georadardata.
Konklusion
De viste beregningseksempler over signal-
reduktionen understøtter den erfaring, man
indtil nu har fået gennem talrige georadar-
undersøgelser i Danmark og udlandet.
Georadars geologiske anvendelsesområde
befinder sig inden for kortlægningen af ler-
frie og lerfattige aflejringer med fersk pore-
vand. Indtrængningsdybden i moræneler er
meget ringe og kan ikke overstige fem me-
ter. I tørre, sand- og grusaflejringer kan man
under ideelle forhold opnå indtrængnings-
dybder på op til ca. 30 m.
De viste beregningseksempler over signal-
reduktionen understøtter den erfaring, man
indtil nu har fået gennem talrige georadar-
undersøgelser i Danmark og udlandet.
Georadars geologiske anvendelsesområde
befinder sig inden for kortlægningen af ler-
frie og lerfattige aflejringer med fersk pore-
vand. Indtrængningsdybden i moræneler er
meget ringe og kan ikke overstige fem me-
ter. I tørre, sand- og grusaflejringer kan man
under ideelle forhold opnå indtrængnings-
dybder på op til ca. 30 m.
Litteratur:
Reynolds, J. M., 1997: An introduction to
applied and environmental geophysics,
Wiley.
Reynolds, J. M., 1997: An introduction to
applied and environmental geophysics,
Wiley.
Et 100 m udsnit af georadarprofil og slæbegeoelektrisk profil vest for Rødvig på Stevns. Profilerne er placeret i et område, hvor otte til ti meter moræneler
overlejrer Danienkalk. Der er målt lave resistiviteter med slæbegeoelektrik og meget ringe indtrængningsdybde med georadar. Georadardataene er ind-
samlet med et 100 MHz georadarsystem. De viste data er forstærket (gainet) ved brug af en rutine, der bevarer de relative amplitudestyrkeforhold, og
migreret med konstant hastighed på 0.06 m/ns. En hastighed på 0.06 m/ns er også anvendt til dybdekonverteringen. Det slæbegeoelektriske profil viser et
udsnit af en 2D-model, som er resultatet af en tolkning af de slæbegeoelektriske data udført med 2D inversionsprogrammet DCIP2D. (Grafik: Forfatterne)
overlejrer Danienkalk. Der er målt lave resistiviteter med slæbegeoelektrik og meget ringe indtrængningsdybde med georadar. Georadardataene er ind-
samlet med et 100 MHz georadarsystem. De viste data er forstærket (gainet) ved brug af en rutine, der bevarer de relative amplitudestyrkeforhold, og
migreret med konstant hastighed på 0.06 m/ns. En hastighed på 0.06 m/ns er også anvendt til dybdekonverteringen. Det slæbegeoelektriske profil viser et
udsnit af en 2D-model, som er resultatet af en tolkning af de slæbegeoelektriske data udført med 2D inversionsprogrammet DCIP2D. (Grafik: Forfatterne)
Læs mere om :
BurVal projektet på http://www.burval.org
KUPA projektets resultater på http://
www.kupa.dk
BurVal projektet på http://www.burval.org
KUPA projektets resultater på http://
www.kupa.dk
Georadar på en stubmark ved Brædstrup-feltområdet. (Foto: Ingelise Møller)
100 MHz georadar
2D tolkning af slæbegeoelektriske data
800
810
820
830
840
850
860
870
880
890
900
0
5
10
15
Dybde [m]
Afstand [m]
20
30
50
70
100
200
Resistivitet [Ohmm]
0
5
10
15
Dybde [m]
900
890
880
870
860
850
840
830
820
810
800
0
50
100
0
2
4
Tid [ns]
Dybde [m]
ved 0.06 m/ns
